聚酯酰亞胺液晶聚合物與尼龍6共混體系的研究.pdf

1、本論文合成出一類具有優(yōu)異成纖性能、較高模量以及優(yōu)良耐熱性能的熱致性液晶聚酯酰亞胺(PIDN50和PIDN33，以下統(tǒng)稱PIDN)。與已商業(yè)化的液晶相比，所合成的PIDN的成纖性好，熔融加工溫度適中，容易加工。采用熔融共混的方法制備了一系列的PIDN與尼龍6(PA6)的二元共混體系，以及PIDN／PA6／短切玻璃纖維三元共混體系?？疾炝斯不祗w系的機械力學性能，并采用TG、DSC、WAXD、DMA、SEM以及毛細管流變分析等方法研究了共混體

2、系的結構性能，以及熱致性液晶對基體PA6耐熱性能、強度和模量的改性效果。本論文主要包括以下幾個方面的內容： 1.綜述了熱致性液晶聚合物與熱塑性樹脂原位復合材料以及熱致性液晶聚合物與PA6共混改性的研究進展，提出了本論文的目的、意義及設計思路。 2.根據(jù)Higashi直接縮聚法的原理，合成了具有良好液晶性能和成纖性能的熱致性液晶聚酯酰亞胺PIDN33和PIDN50，利用核磁共振、DSC、熱重分析、偏光顯微鏡和烏式粘度計等手

3、段對聚合物進行了表征，研究結果表明所合成的PIDN具有良好的液晶性、優(yōu)異的成纖性能、良好的耐熱性能、高的熱穩(wěn)定性能和較低的熔融加工溫度。 3.利用熔融共混的方法制備了一系列PIDN與PA6的共混體系?？疾炝斯不祗w系的力學性能，并采用TG、DSC、WAXD、DMA和毛細管流變儀等方法研究了共混體系的熱穩(wěn)定性、結晶熔融行為、動態(tài)力學性能和流變性能。研究結果表明： a．隨著PIDN含量增加，PIDN／PA6共混體系的拉伸屈服強

4、度有所增加，整個共混體系保持著良好的延伸性能，都具有較高的斷裂伸長率。并且PIDN的加入顯著提高了共混體系的缺口沖擊強度。 b．PIDN的加入對PA6的結晶有一定的阻礙作用，隨著PIDN含量的增加，PA6的結晶峰溫有所下降。WAXD分析顯示，注塑樣條的皮層和芯層的晶型不一樣,在皮層主要是γ晶型，在芯層主要是Q晶型。共混體系的耐熱性能也有所降低，但仍然保持了較高的熱分解溫度。 c．通過DMA測試發(fā)現(xiàn)隨著PIDN含量的增加，

5、PA6的玻璃化轉變溫度有所降低，但是共混體系的儲能模量和損耗模量較PA6有所提高。 d．PA6和PIDN33、PIDN50都呈現(xiàn)出明顯的剪切變稀的性質，在選定的加工溫度下，PIDN的剪切黏度比PA6高，共混體系的剪切黏度在兩者之間。 e．掃描電鏡觀察顯示，PIDN在PA6基體中均勻分散成100nm左右的微球，沒有觀察到液晶微纖的形成。液晶納米微球的存在對共混體系起到既增強又增韌的作用。 4、利用熔融共混的方法制備

6、了一系列熱致性液晶聚酯酰亞胺／PA6／短切玻纖三元共混體系(PIDN／GPA6)。研究結果顯示： a．在玻璃纖維增強PA6基礎上添加PIDN，三元共混體系的拉伸強度和拉伸彈性模量變化不大，在PIDN33和PIDN50含量為0.5％時共混體系都出現(xiàn)彎曲強度的極大值，增幅分別為8.4％，11.7％，之后略有下降，但都在含量為5％時又出現(xiàn)反彈。彎曲模量的變化趨勢與彎曲強度相同，在PIDN含量為0.5％t時，增幅分別為14.3％，22.

7、5％。PIDN33的含量對共混體系的缺口沖擊強度影響不大；當PIDN50含量為3％時，缺口沖擊強度達到最大值，增幅為28.2％。 b．PIDN的加入，對玻纖增強PA6體系的熱失重溫度和結晶性能影響不大。 c．通過DMA測試發(fā)現(xiàn)，PIDN的加入，使共混體系的儲能模量與GPA6相比有較大的提高，當PIDN33含量為3％時共混體系的儲能模量值最大，在50℃時增幅為28.24％；PIDN50含量為O．5％時儲能模量值最大，在50

8、"C時增加了68.8％。共混體系的最高使用溫度也得以提升。另外PIDN的加入使三元共混體系的玻璃化轉變溫度有所提高，當PIDN33含量為3％時，共混體系的玻璃化轉變溫度最高，比GPA6提高了3.45"C；當PIDN50含量為1％時，共混體系的玻璃化轉變溫度最高，比GPA6提高了1.32℃。 d．在所選定的加工溫度下，PIDN液晶聚合物對玻纖增強尼龍6加工性能沒有改善。但是在一般注塑的剪切速率(>1000s-1)下，三元共混體系的